[发明专利]用于钟表机芯的螺旋弹簧

说明书

本发明涉及一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧，其特征在于，螺旋弹簧由合金制成，合金由以下元素组成：‑Nb、Ti和至少一种选自V和Ta的元素，‑任选的至少一种选自Zr和Hf的元素，‑任选的至少一种选自W和Mo的元素，可能的痕量的选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al的其它元素，具有以下重量百分比：◦Nb、V和Ta的总含量在40%至85%之间，◦Ti、Zr和Hf的总含量在15%至55%之间，◦W和Mo的含量分别在0至2.5%之间，◦所述选自O、H、C、Fe、N、Ni、Si、Cu、Al的元素每种的含量在0至1600ppm之间，所述痕量的总和小于或等于0.3重量%。本发明还涉及其制造方法。

发明领域

本发明涉及一种用于装备钟表机芯摆轮的螺旋弹簧。它还涉及这种螺旋弹簧的制造方法。

发明背景

制表用螺旋弹簧的制造必须面临乍看起来往往不相容的约束：

- 需要获得高弹性极限，

- 易于生产，特别是拉制和轧制，

- 优异的抗疲劳性，

- 随着时间推移稳定的性能，

- 小截面。

为螺旋弹簧所选择的合金还必须具有保证保持计时性能的性质，即使包括这种螺旋弹簧的手表的使用温度发生变化。合金的热弹性系数(也称为TEC)这时具有重要意义。为了形成带有CuBe或镍银摆轮的计时振荡器，必须达到+/-10ppm/℃的TEC。

将合金的TEC和螺旋的膨胀系数(α)和摆轮的膨胀系数(β)与振荡器的热系数(TC)联系起来的式子为如下：

变量M和T分别是以s/d为单位的速率和以℃为单位的温度，E是螺旋弹簧的杨氏模量，其中(1/E.dE/dT)是螺旋合金的TEC，膨胀系数以℃^-1为单位表示。

实际上，TC如下进行计算：

其中具有的值必须介于-0.6至+0.6 s/d℃之间。

由现有技术已知用于制表的螺旋弹簧，其由二元Nb-Ti合金制成，其中Ti的重量百分比通常为40-60%，更特别地具有47%的百分比。借助经过调整的变形和热处理图，这种螺旋弹簧具有两相微结构，包括在β相中的铌和在α相中呈沉淀物形式的钛。在β相中的冷加工Nb具有强正的TEC，而在α相中的Ti具有强负的TEC，其使两相合金的TEC接近于零，这对TC特别有利的。

然而，在将Nb-Ti二元合金用于螺旋弹簧时存在一些缺点。如上所述，Nb-Ti二元合金特别有利于低TC。另一方面，它的组成没有针对二次误差(secondary error)进行优化，二次误差是对该速率曲率的度量，速率曲率在上面由通过两点(8℃和38℃)的直线进行近似。该速率可能会在8℃和38℃之间偏离这种线性行为，而在23℃的二次误差是在23℃温度下这种偏差的度量。通常，对于NbTi47合金，二次误差为4.5s/d，而它优选地应介于-3和+3s/d之间。

二元Nb-Ti合金的另一个缺点与钛的沉淀有关，钛的沉淀主要在卷绕步骤之后在固定步骤期间发生。固定步骤至关重要，因为它允许固定螺旋的形状并在Ti沉淀后获得接近零的TC。在实践中，沉淀时间非常长，对于NbTi47合金，时间为8至30小时，平均约为20小时，这显著增加了生产时间。除了生产时间长的问题外，太高的百分比的钛会导致形成易碎的马氏体相，这使得(即使不是不可能)难于将材料变形以生产螺旋弹簧。因此，建议不要在合金中加入过多的钛。

迄今为止，仍然需要满足不存在易碎相、减少生产时间和减少二次误差的各种标准，同时保持低TC(用于生产螺旋弹簧)的新化学组成。

发明概述

本发明的目的是提出一种用于允许克服上述缺点的螺旋弹簧的新化学组成。